## ANALISA PERSEBARAN KLOROFIL-A MENGGUNAKAN CITRA MERIS DAN CITRA AQUA MODIS (Studi Kasus : Perairan Pantai Banyuwangi)

## CHLOROPHYLL-A SPREAD ANALYSIS USING MERIS AND AQUA MODIS SATTELLITE IMAGERY
(Case Study: Coastal Waters of Banyuwangi)
Muhammad Taufik 1 , Nico Wiliyanto 1
1 Jurusan Teknik Geomatika FTSP-ITS, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111 Email: taufik_srmd@yahoo.com

## Abstrak
Indonesia sebagai  negara kepulauan, 2/3 dari luas wilayah Indonesia merupakan wilayah perairan atau lautan. Lautan menjadi  salah  satu  sumber  kehidupan  bagi  masyarakat  Indonesia,  termasuk  yang  ada  di  wilayah  kabupaten Banyuwangi. Potensi hasil laut di kabupaten Banyuwangi selain ikan, ada juga cumi-cumi, rajungan, kerang-kerangan dan lain-lain. Kebaradaan ikan  tidak dapat dipisahkan dari ekosistem laut terutama adanya produsen makanan yang terdapat  di  laut,  yakni  klorofil-a  pada  fitoplankton.  Informasi  yang  digunakan  untuk  mendapatkan  persebaran  nilai konsentrasi  klorofil-a  dapat  diperoleh  dari  hasil  pengolahan  data  citra  satelit  Aqua  MODIS  dan  citra  satelit  Envisat Meris;  yang  diperkuat  dengan  data  In  Situ  berupa  pengambilan  sampel  air  laut  yang  diuji  di  laboratorium.  Proses pengolahan  citra  menggunakan  algoritma  ATBD-19  untuk  citra  Aqua  MODIS  dan  algoritma  Case-2  Water  Processor (C2WP)  untuk  citra  Envisat  Meris.  Dari  penelitian  ini,  diperoleh  peta  persebaran  konsentrasi  klorofil-a  di    perairan pantai Banyuwangi  yang dihasilkan dari pengolahan citra Satelit dan analisa beberapa in Situ, berdasakan parameter konsentrasi  klorofil-a.  Hasil  ini    dapat  disimpulkan  bahwa  Aqua  MODIS  memiliki  korelasi  yang  cukup  kuat  terhadap data in situ,  dengan nilai koefisien korelasi sebesar 0,5495. Sedangkan uji korelasi antara data In Situ dengan citra Envisat Meris cukup lemah dengan didapatkan nilai sebesar 0,3782
Kata Kunci: Klorofil-a, Aqua Modis, EnvisatMeris, Banyuwangi

## Abstract
Indonesian  is  the  archipelago  country,  2/3  of  the  total  area  of  Indonesia  is  the  ocean.  Oceans  become  a source of life for Indonesia people, including in the region of Banyuwangi. The potential of marine products in Banyuwangi regency not only fish, but also there are squid, crab, shellfish and others. Existence of fish can  not  be  separated  from  the  marine  ecosystem,  especially  the  food  producers  who  are  in  the  sea,  the chlorophyll-a in phytoplankton. Information used to obtain the distribution of chlorophyll-a concentration value can be obtained from the data processing Aqua MODIS and Envisat Meris satellite imagery; which is reinforced  by  in  situ  data  in  the  form  of  sea  water  sampling  tested  in  the  laboratory.  Image  processing using algorithms ATBD-19 for the Aqua MODIS imagery and algorithms Case-2 Water Processor (C2WP) for Envisat  MERIS  imagery.  From  this  research,  obtained  a  map  of  the  distribution  of  chlorophyll-a concentrations in coastal waters of Banyuwangi generated from satellite image processing and analysis of several in situ data, based on the parameters of chlorophyll-a concentration. These results can be concluded that Aqua MODIS has a strong enough correlation to data in situ, with a correlation coefficient of r 2 amount 0.5495. While the correlation between data in situ with Envisat MERIS imagery is quite weak with r 2 value amount 0.3782
Keywords: Chlorophyll-a, Aqua Modis, Envisat MERIS, Banyuwangi

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Negara  Indonesia  merupakan  suatu  negara  yang dua  per  tiga  luasnya  didominasi  oleh  lautan  atau perairan. Terlebih lagi perairan Indonesia memiliki karakteristik  khusus  yang  dipengaruhi  oleh  letak geografis  Indonesia  yang  berada  di  antara  dua samudera dan dua benua. Posisi geografis wilayah Indonesia  tersebut,  menarik  untuk    dilakukan penelitian  akan  kondisi  dinamis  proses  apa  saja yang  terjadi  dan  mempengaruhi  terhadap lingkungan sumberdaya kelautan dan perikanan. Menurut  Nontji,  klorofil-a  merupakan  suatu  zat yang  sangat  dibutuhkan  tumbuhan  untuk  proses fotosintesis,  dimana  zat  ini  terletak  di  bagian dalam  suatu  tumbuhan.  Di  permukaan  laut, klorofil-a  dibutuhkan  oleh  fitoplankton  untuk bertahan  hidup  dan  berfotosintesis.  Fitoplankton yang  merupakan  produsen  primer  akan  dimakan oleh  zooplankton,  dan  zooplankton  juga  akan dimakan  oleh  hewan  yang  berada  pada  tingkat rantai  makanan  yang  lebih  tinggi.  Sehingga, apabila  jumlah  fitoplankton  melimpah  di  suatu perairan  ,  maka  dapat  dikatakan  bahwa  perairan tersebut cenderung memiliki produktivitas primer yang tinggi pula (Nuriya, 2010).
Penginderaan klorofil-a didasarkan pada kenyataan bahwa semua fitoplankton mengandung klorofil, pigmen berwarna hijau yang ada  pada  setiap  tumbuhan.  Klorofil-a  cenderung menyerap warna biru dan merah, dan memantulkan warna hijau. Spektrum cahaya yang dipantulkan oleh klorofil-a ini dapat diindera oleh sensor  satelit.    Hasil  penginderaan  dapat menunjukkan sebaran biomassa fitoplankton yang dijabarkan dalam  satuan klorofil (mg/m 3 ).
Konsentrasi klorofil-a dalam suatu perairan dapat dijadikan  suatu  indikator  untuk  menentukan tingkat  kesuburan  perairan  (Purwadhi,2001). Konsentrasi  klorofil-a    sangat  dipengaruhi  oleh beberapa  faktor  dan  kondisi  spasial.  Di  wilayah pesisir  dan  perairan  pantai,  konsentrasi  klorofil-a lebih  tinggi.  Sedangkan  di  wilayah  laut  lepas konsentrasi  menjadi  rendah.  Disamping  itu, kondisi  perairan  laut  yang  terdapat  di  daerah tropis  umumnya  memiliki  konsentrasi  yang rendah.
Faktor  lain  yang  mempengaruhi  konsentrasi klorofil-a  yaitu  kualitas  dan  kondisi  perairan
(Salinitas, dan Total Suspended Solid). Berdasarkan faktor dan parameter yang digunakan untuk menentukan konsentrasi klorofil-a,  maka  lokasi  penelitian  yang  sesuai adalah  di  sekitar  pantai  Banyuwangi.  Kawasan pesisir dan laut Kabupaten Banyuwangi merupakan  salah  satu  daerah  yang  sangat strategis  di  Indonesia.  Secara  geografis  wilayah tersebut  berada  di  sisi  penghubung  antara wilayah  di  pulau  Jawa,  pulau  Bali  serta  lautan Hindia.
Oleh  karena  itu,  diperlukan  adanya  penelitian yang  mengkaji  tentang  persebaran  klorofil-a  di sekitar  pantai  dan  laut  Kabupaten  Banyuwangi. Dengan  menggunakan  teknologi  penginderaan jauhya  itu  menggunakan  data  citra  satelit  Aqua MODIS  dan  Envisat  Meris.  Kegunaan  dari teknologi  penginderaan  jauh  diantaranya  adalah kemampuan  untuk  mendeteksi  klorofil-a  yang terdapat  di  perairan  dan  dapat  digunakan  untuk melakukan penelitian secara temporal. Keunggulan  teknologi  ini  dibandingkan  uji lapangan untuk mendapatkan hasil yang optimal.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Lokasi Penelitian
Lokasi  penelitian  di  daerah  perairan  Banyuwangi, Jawa  Timur.  Secara  geografis,  lokasi  penelitian terletak di 7°56’6’’– 8°44’27’’ LS dan 114°27’27’’ – 114°42’6’’  BT  dan  8°42’30’’–  8°51’32’’  LS  ; 113°53’20’’  –  114°39’24’’  BT  .  Adapun  lokasi penelitian adalah sebagai berikut:

## Gambar 1. Lokasi Penelitian: Pantai Banyuwangi (sumber: Google Earth)

## Data Dan Peralatan
- Data
Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah:
1. Citra Envisat Meris, tahun 2012.
2. Citra Aqua Modis level 1B, tahun 2015
3. Peta RBI Skala 1: 250000.
4. Pengambilan sampel in Situ, 2015
- Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Laptop
2. GPS Handheld
3. Water Checker
4. Software Pengolaha Data Citra Satelit
5. Software Pembuat Peta

## Tahap Pengolahan Data
Tahapan  yang  dilaksanakan  dalam  pengolahan data  adalah  seperti  pada  diagram  alir  yang terdapat pada lampiran.
Dalam pengolahan data, dipilih wilayah penelitian yang  terletak  di  sekitar  pantai  timur  dan  selatan kabupaten Banyuwangi. Koreksi geometrik antara citra  dilakukan  dengan  metode  image  to  image dengan  dengan  ketentuan  toleransi  RMS  error harus  ≤1  piksel.  Proses  pemotongan  citra disesuaikan dengan area sebagai fokus penelitian. Kemudian  dilakukan  proses Spatial  Subsetting terhadap wilayah terpilih, dengan cara mengeliminasi  wilayah  darat  agar  penelitian terfokus pada perairan perairan di sekitar pantai. Juga  dilakukan  proses cloud  masking (pemisahan awan) dengan algoritma sebagai berikut : CM = (B3 GE 0.2)*0 + (B3 LT 0.2)*1 ...............(1) (Wardani, 2012):
Keterangan: CM : Cloud Masking B3 : Saluran 3 pada citra Aqua MODIS GE : Greater Equal LT : Less Than Perhitungan Konsentrasi Klorofil-a  menggunakan citra Aqua MODIS dengan algoritma ATBD-19 :
.... (2) * + ............ (3) Dimana: = konsentrasi klorofil-a (mg/ ) = rasio reflektan = remote sensing reflectance Sedangkan untuk citra
Envisat Meris menggunakan  Algoritma  C2WP  (Case  2  Water Processor).  Adapaun  algoritma  adalah  sebagai berikut :
(   ) ............ (4)
Dimana (   ) adalah  koefesien  absorbsi  dari fitoplankton.
Data in  Situ dengan  menggunakan  alat Water Checker ,  mengambil sampel  air  laut  yang terdistribusi  secara  rasional  di  10  lokasi,    di wilayah terpilih untuk penelitian untuk mendapatkan  parameter  kualitas  air  (suhu,  pH, salinitas,  dan  Muatan  Padatan  Tersuspensi)  yang diuji  di  laboratorium.  Parameter  air  laut  tersebut digunakan untuk  menghitung konsentrasi klorofil- a berdasarkan  Wardani (2012) :
( ) (    ) ............. (5) ( Keterangan: V : Volume sampel yang diekstrak Suhu : Suhu permukaan laut
a : Koefisien s uhu yang nilainya,  koefisien sebesar 0,022  untuk suhu antara 29  C – 30,99  C, dan koefisien  sebesar  0,0422  untuk  Suhu  antara 31  C – 32,99  C,
S : Volume sampel yang diambil TSM : Muatan padatan tersuspensi di lapangan
Kemudian  dilakukan  korelasi  korelasi  antara  data in  situ  dengan  hasil  pengolahan  citra  untuk melakukan analisa.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  10  sampel  yang  dilakukan  di  perairan Banyuwangi,  setelah  dilakukan  uji  laboratorium, maka  diperoleh  parameter  dari  karakter  kualitas air  laut  di  wilayah  pantai  kabupaten  Banyuwangi seperti  pada tabel 1.
Kemudian dengan menggunakan algoritma ATBD- 19  penelusuran  tentang  karakter  konsentrasi khlorofil  terhadap  citra  satelit  Aqua  Modis,  yang memiliki  waktu  yang  sama  dengan  tanggal pengambilan  sampel in  Situ ,  agar  karakter  yang diperoleh  tentang  kondisi  perairan  laut  daerah penelitian  dapat  digambarkan  dengan  baik.  Dari karakter  perairan  pantai  yang  diperoleh  dari  In Situ,  diproyeksikan  terhadap  citra  satelit  Envisat Meris,  untuk  memperoleh  informasi  seberapa jauh  karakter  khlofofil  a,  yang  ada  pada  citra satelit  tersebut  dengan  menggunakan  algoritma
C2WP.  Posisi  pengambilan  sampel  di  citra  satelit berdasarkan  posisi  geodesik  yang telah  dilakukan pada sampel di in Situ .
Tabel  1.  Parameter  kualitas  perairan  laut  di wilayah sekitar pesisir timur dan selatan kabupaten Banyuwangi
1 213344 9092273 24.5
12 0.314 2 213623 9093508 24.6 12 0.361 3 213956 9095036 25.1 10 0.302 4 214255 9096501 20.4 12 0.327 5 214606 9098038 23.5 13 0.336 6 214693 9099230 21.9 13 0.325 7 214782 9100627 22.9 12 0.316 8 215037 9102010 25.1 10 0.312 9 215330 9103537 23.2 14 0.454 10 215621 9104721 23 10 0.308 Khlorofil (mg/m 3 )
No Sampel Easting (m) Northing
(m) Salinitas (mg/m 3 ) TSS (mg/m 3 )
Sumber : Hasil sampling dan uji laboratorium
Kemudian dengan menggunakan algoritma ATBD- 19  penelusuran  tentang  karakter  konsentrasi khlorofil  terhadap  citra  satelit  Aqua  Modis,  yang memiliki  waktu  yang  sama  dengan  tanggal pengambilan  sampel in  Situ ,  agar  karakter  yang diperoleh  tentang  kondisi  perairan  laut  daerah penelitian  dapat  digambarkan  dengan  baik.  Dari karakter  perairan  pantai  yang  diperoleh  dari  In Situ,  diproyeksikan  terhadap  citra  satelit  Envisat Meris,  untuk  memperoleh  informasi  seberapa jauh  karakter  khlofofil  a,  yang  ada  pada  citra satelit  tersebut  dengan  menggunakan  algoritma C2WP.  Posisi  pengambilan  sampel  di  citra  satelit berdasarkan  posisi  geodesik  yang telah  dilakukan pada sampel di in Situ .
Hasil pengolahan terhadap citra satelit, maka data konsentrasi  khlorofil-a  dari  citra  satelit  Aqua Modis  dan  citra  satelit  Envisat  Meris,  terhadap konsentrasi  khlorofil-a  dari  data in  Situ disajikan pada tabel 2.
Berdasarkan  gambar  3,  didapatkan  nilai yang merupakan  sebuah  koefisien  yang  menunjukkan seberapa  besar  hubungan  antara  data  citra dengan data In Situ. Pada uji korelasi antara data In  Situ  dengan  data  klorofil  citra  Aqua  Modis, didapatkan nilai sebesar 0,5495. Sedangkan uji korelasi  antara  data  In  Situ  dengan  citra  Envisat Meris didapatkan nilai sebesar 0,1314.
Tabel 2. Konsentrasi klorofil-a data In Situ, Citra Aqua MODIS dan Envisat Meris
In situ Citra Aqua Modis Citra Envisat Meris 1 0,314 0,755 0,671 2 0,361 0,841 0,978 3 0,302 0,685 0,6 4 0,327 0,7 0,499 5 0,336 0,82 0,464 6 0,325 0,748 0,478 7 0,316 0,745 0,501 8 0,312 0,715 0,309 9 0,454 0,747 0,291 10 0,308 0,655 0,207 No Sampel Konsentrasi Khlorofil -a (mg/m 3 )
Sumber : Hasil pengolahan
(a)

## (b)
Gambar 3. Grafik Korelasi Konsentrasi Khlofil-a di in Situ dengan citra satelit Aqua Modis (a), dan dengan citra satelit Envisat Meris (b)
Sehingga berdasarkan hubungan tersebut menunjukkan  pula  bahwa  data  citra  Modis  yang memiliki waktu sama dengan survai lapangan atau pengambilan sampel, dapat menjelaskan sebagian besar  persebaran  konsentrasi  klorofil-a  di  suatu perairan  memiliki  indikasi  yang  dekat  .  Artinya sebaran  konsentrasi  khlorofil-a  yang  diolah  dari data  citra  Aqua  Meris  menunjukkan  kondisi
y = 2,1544x + 0,0399 R² = 0,5495 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 0 , 2 8 0   0 , 3 0 0   0 , 3 2 0   0 , 3 4 0   0 , 3 6 0   0 , 3 8 0 MO DIS GROUND TRUTH R² = 0,3385 0,000 0,500 1,000 1,500 0 , 2 8 0   0 , 3 0 0   0 , 3 2 0   0 , 3 4 0   0 , 3 6 0   0 , 3 8 0 ME R IS GROUND TRUTH
sebaran  khlorofil-a  yang  ada  di  sekitar  pantai Banyuwangi tersebut.
Sedangkan  pada  citra  Envisat  Meris,  pada  uji korelasi  menunjukkan  bahwa  hubungannya sangat  kecil.  Hal  tersebut  mungkin  dikarenakan data dari citra Envisat Meris yang digunakan pada tahun 2012. Namun citra satelit Envisat Meris juga dapat  digunakan  untuk  mendeteksi  sebaran konsentrasi khlorofil-a. Sehingga dalam penelitian ini    penggunaan  citra  satelit  Envisat  Meris  tidak digunakan  sebagai  dasar  penentuan  sebaran khlorofil-a.

## Peta Persebaran Klorofil-a
Dari  hasil  perhitungan  besaran  konsentrasi khlorofil-a  yang  dilakukan  proses  pemetaan sebaran konsentrasi khlofofil-a dengan menggunakan  citra  satelit  Aqua  Modis    untuk melihat sebaran konsentrasi khlorofil-a dari tahun 2012  sampai  dengan  tahun  2015  metode klasifikasi.
Gambar 4, merupakan hasil pengolahan data citra satelit  Aqua  Modis  tentang  sebaran  khlorofil-a yang  berada  di  sekitar  wilayah  perairan  pantai  di kabupaten  Banyuwangi  dalam  periode  2012  – 2015  dengan  rentang  konsentrasi  sebanyak  5 kelas.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 4. Peta Persebaran klorofil menggunakan Citra Modis, (a) 2012, (b) 2013, (c) 2014, (d) 2015
Menurut  Nontji, konsentrasi klorofil-a yang sehat berkisar  antara  0,7  –  1.  Berdasarkan  gambar  4 dapat  diketahui  bahwa  daerah  pesisir  dari Pantai selatan  Banyuwangi  termasuk  daerah  yang berpotensi  ikan  dengan  konsentrasi  klorofil-a berkisar  antara  0,7-0,9  mg/m  pada  tahun  2012 hingga  2014.  Sedangkan  di  wilayah  pantai  utara memiliki  nilai  konsentrasi  klorofil-a  berkisar antara 0,4-0,5. Pada Tahun 2015, nilai konsentrasi klorofil-a  di  wilayah  pesisir  pantai  selatan  dan
utara  banyuwangi  cenderung  lebih  merata. Berkisar  antara  0,5-0,7  mg/m.  Terjadi  penurunan nilai  konsentrasi  klorofil-a  di  wilayah  pantai selatan.
Banyak  faktor  yang  mempengaruhi  menurunnya nilai  konsentrasi  klorofil-a.  Salah  satunya  karena kerusakan  lingkungan  atau  ekosistem  dari perairan  itu  sendiri  yang  mengindikasikan  bahwa menurunnya  pula  tingkat  kesuburan  di  perairan tersebut.  Ketika  menjauhi  pesisir  tampak  bahwa kondisi  konsentrasi  klorofil-a  menjadi  semakin mengecil  atau  berkurang.  Seperti  yang  dijelaskan sebelumnya,  hal  tersebut  dikarenakan  di  wilayah pesisir  atau  pantai  mendapatkan  asupan  nutrien langsung melalui run off daratan.

## PENUTUP

## Kesimpulan
1. Data  cCitra  satelit  penginderaan  jau  dapat digunakan  untuk  mengetahui  persebaran klorofil  -a  dengan  menggunakan  masing  – masing  algoritma  yang  ada  Hal  ini  dapat dibuktikan  dengan  kanal  dari  masing-masing satelit  yang  mempunyai  fungsi  untuk mendeteksi klorofil
2. Dalam  mendapatkan  hubungan  antara  data ground  truth    (in  Situ)  dan  pengolahan  citra, penelitian  ini  menggunakan  metode  korelasi linear.  Korelasi  linear  nilai  klorofil  -a  antara citra  Aqua  MODIS  dan  data  ground  truth adalah  sebesar  54,95%.  Artinya  kedua  data tersebut  memiliki  hubungan  yang  kuat. Sedangkan  pada  hasil  klorofil  -a  dari pengolahan  citra  Envisat  Meris  memiliki korelasi yang lemah yakni sebesar 13,14%
3. Klorofil  -a  menyebar  di  sepanjang  Pantai Banyuwangi. Berada pada zona yang memiliki konsentrasi  sedang.  Sedangkan  pada  daerah yang menjauh dari daratan atau lepa spantai konsentrasi  klorofil  -a  cenderung  menurun yang  ditunjukkan  zona  rendah  pada  hasil persebaran klorofil -a

## DAFTAR PUSTAKA
Nontji, A. 2002. Laut Nusantara. Jakarta: Djambatan Nuriya,  Halida  dkk.  2010.  “Pengukuran  Konsentrasi
Klorofil-a Dengan Pengolahan Citra Landsat ETM-7  dan  Uji  Laboratorium  Di  Perairan Selat  Madura  Bagian  Barat”.  Jurnal
Kelautan  Volume  3,  No.1.  Universitas Trunojoyo
Prihartato,  P.  K.  2009.  “Studi  Variabilitas  Konsentrasi Klorofil-a  Dengan  Menggunakan  Data Satelit  Aqua  MODIS  dan  SeaWiFS  serta Data  In  situ  Di  Teluk  Jakarta”.  Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan, Institut Pertanian Bogor
Purwadhi, S.H. 2001. Interpretasi Citra Digital. Jakarta: Grasindo
Sitanggang,  Gokmaria.  2010.  “Kajian  Pemanfaatan Satelit  Masa  Depan:  Sistem  Penginderaan Jauh  Satelit  LDCM”.  Berita  Dirgantara  Vol. 11 No.2. LAPAN: Peneliti Bidang Bangfatja
LAMPIRAN Mulai Ground truth Pemotongan Citra Citra Aqua Modis Citra MERIS Koreksi Geometrik RMSE < 1 piksel ? Peta Vektor Indonesia 1:1000000 Tidak Pemisahan Daratan Pemisahan Awan Ya Lokasi Penelitian Citra MERIS Lokasi Penelitian Citra Aqua Modis Perhitungan klorofil-a menggunakan algoritma (ATBD 19) Perhitungan konsentrasi klorofil-a menggunakan parameter perariran pantai Sampel air laut Uji Laboratorium Konsentrasi klorofil-a pada citra Aqua Modis Konsentrasi klorofil-a pada citra MERIS Konsentrasi klorofil-a hasil uji laboratorium Validasi Analisa Korelasi Peta Persebaran klorofil-a menggunakan citra Aqua Modis Peta Persebaran klorofil-a menggunakan citra MERIS Korelasi > 0,5 ? ya ya Tidak